Вся электронная библиотека >>>

 Насосы. Насосные станции >>

 

 Водоснабжение и канализация

Насосы. Насосные станции


Раздел: Быт. Хозяйство. Строительство. Техника

 

Износ оборудования насосных станций

 

 

Наличие развитых кавитационных явлений в тех или иных элементах проточной части насоса приводит к кавитационному разрушению поверхности его деталей. Интенсивность кавитационной эрозии зависит от формы кавитации, степени ее развития и продолжительности работы насоса в кавитационном режиме. Наличие взвешенных наносов в воде, перекачиваемой насосом, вызывает абразивное разрушение его рабочих органов. Интенсивность этого вида разрушения определяется концентрацией наносов, их гранулометрическим и минералогическим составом, формой частиц, длительностью воздействия взвесенесущего потока на детали насоса и материалом, из которого эти детали изготовлены. При одновременном воздействии кавитации и наносов общий износ насосов,    как   правило,   увеличивается.

Технико-экономические послед-, ствия износа насосов вследствие кавитации и истирания взвешенными наносами проявляются двояко. Во-первых, это ухудшение энергетических характеристик насосов (снижение напора и КПД) и связанное с этим увеличение потребляемой электроэнергии. Если при этом принять во внимание, что стоимость электроэнергии для насосных станций достигает 90 % общих эксплуатационных расходов, то становится понятным, что поддержание высокого КПД оборудования имеет решающее значение для экономичности работы насосных станций. Во-вторых, это значительные затраты труда и материалов на ремонтные работы по устранению последствий износа деталей проточной части насосов. Общие дополнительные затраты средств получаются столь большими, что приобретают самостоятельное технико-экономическое     значение.

Ряд экспериментальных исследований и опыт эксплуатации насосов различных типов позволяет с определенной степенью точности установить наиболее характерные элементы проточной части насосов, подверженные кавитационной эрозии, абразивному разрушению и совместному ка-витационно-абразивному износу.

Рабочим органом центробежных насосов, подверженным наиболее сильному износу, является лопастное колесо. Турбулентное перемешивание потока, вызываемое конструктивными особенностями колеса, а также содержание в воде нерастворениого воздуха и газов являются причинами возникновения и развития кавитации при   давлениях   в   потоке,   превышающих давление паров воды при данной температуре.

 

 

Развитые кавитационные явления приводят к эрозионным разрушениям элементов колес. Интенсивность этих разрушений резко возрастает при содержании в воде взвешенных наносов.

Отводы центробежных насосов подвержены лишь абразивному износу, при этом максимальная интенсивность износа наблюдается в зоне так называемого расчетного сечения (в местах сопряжения спиральной части и напорного патрубка). Особую группу составляют детали, изнашивающиеся в результате движения взвесенесущей воды из напорной полости в область с меньшим давлением, уплотнения, сальниковые устройства, подшипники и т. д. Характерные места износа рабочих органов осевых насосов. Наиболее сильному разрушению подвержены внутренние поверхности камер рабочих колес. Вследствие отрыва потока, вызванного несоответствием угла набегания потока и угла установки лопаток, возможно усиленное разрушение лопаток     выправляющего     аппарата.

Интенсивность износа элементов проточной части насосов вследствие кавитационно-абразивного износа оборудования в большинстве случаев является сложной задачей, для обоснованного решения которой в начальный период эксплуатации насосной станции на основе анализа конкретных условий должны быть проведены следующие мероприятия:

найдены режимы работы насосов, удовлетворяющие максимальной экономичности работы станции в целом и исключающие вообще или ослабляющие интенсивность кавитационно-абразивного разрушения деталей;

выявлены режимы работы, при которых наиболее возможно кави-тационно-абразивное разрушение оборудования;

определена экономически оправданная продолжительность межремонтного периода эксплуатации с учетом изменения энергетических характеристик оборудования вследствие износа и стоимости капитально-восстановительного ремонта.

Поскольку интенсивность кавита-ционного и абразивного разрушения, как это установлено многочисленными исследованиями, находится в прямой степенной зависимости от скорости потока, то экономичность и надежность работы насосных станций во многом зависят от выбора режимов эксплуатации их оборудования. В имеющихся в настоящее время инструктивных материалах (ГОСТах, СНиП и различных ведомственных указаниях) отсутствуют рекомендации по выбору режимов работы насосов с учетом содержания в воде абразивных частиц. Большой практический интерес в этой связи представляют результаты выполненных в МИСИ им. В. В. Куйбышева экспериментальных исследований гидроабразивного износа деталей насосов различных типов, позволившие установить связь между интенсивностью износа и режимом работы насоса. В качестве примера показано изменение интенсивности абразивного износа рабочего колеса центробежного насоса К90/55 в зависимости от его подачи.

 Знание механизма кавитационно-абразивного разрушения в сочетании с анализом характера и особенностей движения потока через рабочие органы позволяет в отдельных случаях повысить износостойкость и продлить межремонтный период эксплуатации насосов за счет изменений в конструкции их проточной части.

Многочисленные научно-исследовательские работы, проведенные в лабораториях и натурных условиях, а также обширный опыт отечественного и зарубежного гидромашиностроения указывают на возможность существенного повышения износостойкости насосов путем изготовления их деталей из материалов, способных противостоять кавитации и абразивному воздействию ианосов.

В силу своей экономичности наибольшее распространение в насосостроеини получили чугун и углеродистые нелегироваиные стали. Однако их износостойкость невелика.

В условиях кавитационной эрозии хорошо зарекомендовали себя алюминиевая и марганцевая бронза. Благодаря этому, а также вследствие своей высокой аитикоррозионности они находят довольно широкое применение при изготовлении деталей центробежных насосов, особенно рабочих колес. Однако из-за относительно низких прочностных показателей из бронзы изготовляют только детали небольших размеров. Детали крупных центробежных и осевых насосов, работающих в условиях кавитации, изготовляют из железоуглеродистых сплавов.

При слабой интенсивности кавитацион-ного воздействия применяют низколегированные стали 20ГСЛ; при средней интенсивности кавитациоииой эрозии хорошо зарекомендовали себя нержавеющая сталь 20X1ЗНЛ и стали мартенситиого класса 1X13 и 2X13. В жестких кавитациоиных условиях высокую сопротивляемость эрозии показала нестабильная хромомарганцевая аустенитная сталь 30Г10Х10, самоупрочняющаяся при пластических деформациях.

Наблюдения, проведенные в условиях гидроабразивиого изнашивания, показывают, что легированные стали обладают большей сопротивляемостью к воздействию взвешенных наносов, чем углеродистые. В этом отношении они являются предпочтительными, как и при выборе материала для деталей, подверженных кавитационной эрозии. Весьма незначительна абразивная износостойкость бронзы, что, несомненно, объясняется эе сравнительно невысокой твердостью.

Абразивная износостойкость чугуна, по данным ВНИИГндромаша, может изменяться в широких пределах в зависимости от его химического состава и способа обработки. Если износостойкость серого чугуна сравнительно невелика, то сплавы белого мартен-ситНого чугуна и термически обработанный высокохромистый чугун по своей сопротивляемости абразивному износу лучше углеродистых сталей.

Сложность состава, высокая стоимость высоколегированных сталей и цветных сплавов делают нерациональным их применение в массивных деталях, работающих в условиях кавитационно-абразивного воздействия. Поэтому используют обычный чугун, литую бронзу и толстолистовую сталь, которые имеют низкую ка-витационно-абразивную стойкость. При изготовлении деталей насосов из этих материалов довольно широко применяют метод покрытия их рабочих поверхностей более стойкими к кавитационно-абразивному износу материалами — нержавеющими сталями и алюминиевой бронзой, а также сплавами, наносимыми на поверхность основного металла электродной наплавкой. Все большее распространение получают такие материалы, как нейлон, резина и пластмассы. Поверхность изнашиваемой детали защищается покрытием из этих материалов, периодически восстанавливаемым по мере износа с применением новейшей технологии — плазменной наплавки износостойких материалов.

Основной материал детали при этом не изнашивается. Результаты многочисленных лабораторных и натурных испытаний показывают, что за счет применения защитных полимерных покрытий срок службы деталей проточной части насосов может быть увеличен на 25—30 %.

 

К содержанию книги:  Водоснабжение и канализация – насосы, насосные станции

 

 

Смотрите также:

 

 Насосы. Насос устройство для перемещения жидкостей

 

 НАСОСЫ. Насос с электродвигателем. Центробежные насосы ...

 

 ТЕПЛОВЫЕ НАСОСЫ. Обслуживание ремонт тепловых насосов. Отопление и ...

 

ТИПЫ НАСОСНЫХ СТАНЦИЙ, насосные станции шахтного типа

 

 Насосы центробежные производственного назначения и насосные станции

 

 НАСОСНЫЕ СТАНЦИИ. Шнековые насосы, центробежные насосы

 

 Трубопроводы. напорные железобетонные асбестоцементные чугунные ...

 

 Трубопроводы. Медные трубы. Трубы из синтетических материалов ...

 

 НАПОРНЫЕ ТРУБОПРОВОДЫ ВОДОВОДЫ. Диаметр напорных трубопроводов

 

 Стеклянные трубопроводы. Оборудование и технология монтажа ...

 

 Пластмассовые трубопроводы из ПВП, ПНП, ПП и ПВХ. Монтаж систем ...

 

 КОНСТРУИРОВАНИЕ КАНАЛИЗАЦИОННОЙ СЕТИ. Канализационные трубопроводы ...

 

 Трубопроводы для отопительных систем. Медные стальные полимерные ...

 

 Трубопроводы. Условные проходы. Условные, рабочие и пробные давления

 

Водосборы   Инженерное оборудование. Водоснабжение   Канализация  Справочник сантехника

 

Котлы. Топки. Котельные   Фильтры для очистки воды